AD轉換器種類(lèi)-模數轉換的方法-模數轉換原理
下面簡(jiǎn)要介紹常用的幾種模數轉換類(lèi)型的基本原理及特點(diǎn):積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、∑-Δ調制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。
轉換器種類(lèi)1)積分型(如TLC7135)模數轉換的方法
積分型AD模數轉換原理是將輸入電壓轉換成時(shí)間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率),然后由定時(shí)器/計數器獲得數字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率,但缺點(diǎn)是由于轉換精度依賴(lài)于積分時(shí)間,因此轉換速率極低。初期的單片AD轉換器大多采用積分型,現在逐次比較型已逐步成為主流。
轉換器種類(lèi)2)逐次比較型(如TLC0831)模數轉換的方法
逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉換器通過(guò)逐次比較邏輯構成,從MSB開(kāi)始,順序地對每一位將輸入電壓與內置DA轉換器輸出進(jìn)行比較,經(jīng)n次比較而輸出數字值。其電路規模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低,在低分辯率(<12位)時(shí)價(jià)格便宜,但高精度(>12位)時(shí)價(jià)格很高。
轉換器種類(lèi)3)并行比較型/串并行比較型(如TLC5510)模數轉換的方法
并行比較型AD采用多個(gè)比較器,僅作一次比較而實(shí)行轉換,又稱(chēng)FLash(快速)型。轉換速率極高,n位的轉換需要2n-1個(gè)比較器,因此電路規模也極大,價(jià)格也高,只適用于視頻AD轉換器等速度特別高的領(lǐng)域。
串并行比較型AD結構上介于并行型和逐次比較型之間,最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉換器配合DA轉換器組成,用兩次比較實(shí)行轉換,所以稱(chēng)為Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現AD轉換的叫做分級(Multistep/Subrangling)型AD,而從轉換時(shí)序角度又可稱(chēng)為流水線(xiàn)(Pipelined)型AD,現代的分級型AD中還加入了對多次轉換結果作數字運算而修正特性等功能。這類(lèi)AD速度比逐次比較型高,電路規模比并行型小。
轉換器種類(lèi)4)∑-Δ(Sigma?/FONT>delta)調制型(如AD7705)模數轉換的方法
∑-Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉換器和數字濾波器等組成?!?Δ型AD模數轉換原理上近似于積分型,將輸入電壓轉換成時(shí)間(脈沖寬度)信號,用數字濾波器處理后得到數字值。電路的數字部分基本上容易單片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。
轉換器種類(lèi)5)電容陣列逐次比較型模數轉換的方法
電容陣列逐次比較型AD在內置DA轉換器中采用電容矩陣方式,也可稱(chēng)為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉換器中多數電阻的值必須一致,在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列,可以用低廉成本制成高精度單片AD轉換器。最近的逐次比較型AD轉換器大多為電容陣列式的。
轉換器種類(lèi)6)壓頻變換型(如AD650)模數轉換的方法
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